النوافير الساحلية والمياه المالحة

النوافير الساحلية والمياه المالحة

اختيار مصدر المياه، التحكم في التآكل، حماية المعدات وحسابات دائرة العينة

يمكن أن تكون النافورة الموجودة في مدينة ساحلية جزءًا من تجربة التواجد بالقرب من البحر؛ من ساحة المدينة ذات النوافير القصيرة إلى العرض المائي بالقرب من الرصيف والمجمع السياحي. يعتمد نجاح مثل هذا المشروع على تنسيق التصميم التجريبي مع ظروف الشاطئ الفعلية: الرياح والملح والرطوبة والرمال وتغير مستويات المياه ومحدودية الوصول للإصلاحات.

القرار الهندسي الأول هو اختيار مصدر المياه. لا يلزم بالضرورة أن تعمل الميزة المائية التي تم بناؤها عن طريق البحر مع مياه البحر. يؤثر هذا الاختيار على نوع المعدات وتصميم المعالجة واستهلاك المياه وتكلفة الصيانة وحتى موقع المتفرجين.

يتم في هذا الفصل مراجعة مبادئ اتخاذ القرار ومثال حسابي. أرقام الأمثلة هي افتراضات تعليمية ولا تعتبر من مواصفات المنتج أو المشاريع المنفذة من قبل GSO.

53–1. ثلاثة هياكل مختلفة لنافورة الشاطئ

قبل التصميم، ينبغي تحديد المجموعة التي يقع فيها المشروع.

في الخيار الأول، قد يكون الجزء الداخلي من الأنبوب ملامسًا للمياه العذبة، لكن السطح الخارجي لنفس الأنبوب معرض لملح البحر. ولذلك يجب تسجيل الظروف الداخلية والخارجية للمعدات بشكل منفصل في المواصفات الفنية.

ولا يتم تحديد الخيار الثالث بمجرد إزالة الخزان وتوصيل المضخة بالبحر؛ إن مستجمعات المياه ومسار العودة هما في حد ذاتهما نظام فرعي هندسي.

لإجراء مقارنة أساسية، يجب تقييم الخيارات الثلاثة بناءً على نفس جودة العرض وساعات التشغيل ومستوى خدمة الصيانة.

53–2. شهادة بيئية المعلومات الضرورية قبل اختيار المعدات

عبارة "مناسبة للمناطق الساحلية" لا تكفي لشراء المعدات. يجب على المصمم إعداد شهادة بيئية تغطي على الأقل ما يلي:

• درجة حرارة ونوعية المياه في المواسم المختلفة.

• الملوحة والكلوريد والأس الهيدروجيني والمواد العالقة.

• المواد الكيميائية المستخدمة في التنقية والغسيل.

• فترة الغمر وفترات التعتيم وإمكانية النقع.

• اتجاه الرياح ومسار نقل الرش.

• مستويات التشغيل وظروف العواصف، إذا كانت متصلة بالبحر.

• وضع الوصول لإزالة المضخة والضوء ومجموعة الفوهة.

الكلوريد والكلور الحر هما معلمتان مختلفتان. الكلوريد هو أحد الأيونات القابلة للذوبان في الماء؛ الكلور الحر هو مؤشر يتعلق بالتطهير. قياس أحدهما لا يحل محل الآخر.

يجب أن يكون ناتج هذه الخطوة عبارة عن جدول يحتوي على أعمدة "المعلمة"، و"القيمة المقاسة"، و"نطاق التصميم"، و"طريقة القياس"، و"تاريخ أخذ العينات". إن بيانات يوم الشاطئ الهادئ وحده لا تمثل الظروف السنوية.

53–3. معرفة التآكلات التي تصيب النافورة

ثلاث آليات مهمة بشكل خاص للفحص الأولي:

تآكل الحفر: تلف موضعي يمكن أن يؤدي إلى الحفر على الرغم من المظهر الصحي نسبيًا للسطح.

تآكل الشقوق: تلف في الشقوق والرواسب الفرعية وبعض الوصلات حيث تختلف ظروف المياه المحلية عن التدفق الرئيسي.

التآكل الجلفاني: التآكل الناتج عن التوصيل الكهربائي للمعادن المختلفة في وجود وسط موصل.

يقدم دليل Outokumpu الكلوريد وزيادة درجة الحرارة والظروف الكيميائية كعوامل تؤثر على التآكل المحلي للفولاذ المقاوم للصدأ. يجب أن يتكيف اختيار السبائك مع بيئة العمل الفعلية. دليل مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ ^[343]

في ملف صيانة المشروع، يجب تسجيل الموقع الدقيق والعمق أو المدى والصورة وحالة الاتصال لكل ضرر. إن عبارة مثل "صدأ طفيف" لا تكفي لتحديد ما إذا كان الجزء سيستمر في العمل تحت الضغط.

53–4. اختيار المواد على مستوى المجموعة الكاملة

إن مادة جسم المضخة أو الفوهة ليست سوى جزء من المواصفات المطلوبة. يجب أيضًا فحص الأعمدة والمسامير والينابيع والأختام والغدد والأجزاء الداخلية.

يمكن اعتبار العائلات مثل الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك وبعض درجات الطباعة المزدوجة خيارات؛ يعتمد الاختيار النهائي على شروط التقديم. اسم عائلة السبائك ليس تأييدًا لجميع درجاتها لمياه البحر. مراجعة Outokumpu لمواد الهياكل البحرية ^[344]

في مقدمة فوهة شاشة المياه GSO، يُقترح استخدام الفولاذ 316. بالنسبة للتطبيقات الساحلية، يجب التحقق من هذه المواصفات مع التحقق من ظروف المياه ومواصفات مكونات التجميع الأخرى. مقدمة عن فوهة شاشة المياه GSO ^[345]

53–5. تفاصيل البناء والتركيب

جودة البناء يمكن أن تغير نتيجة اختيار المواد. تعد الأسطح النظيفة والتعامل السليم مع تأثيرات اللحام وتقليل مناطق تراكم الرواسب جزءًا من التحكم في التآكل. توصيات البناء وحماية الأسطح في دليل Outokumpu

ويجب تحديد هذه التفاصيل في الخريطة التنفيذية للمشروع الساحلي:

• طريقة تصريف المياه المتبقية في المجمعات.

• موقع المفاصل القابلة للفتح.

• المساحة اللازمة للأدوات وجزء الخروج.

• طريقة حماية السطح بعد البناء.

• إمكانية الغسيل خلف القواعد وتحت المعدات.

• مسار تجميع مياه الغسيل.

على سبيل المثال، إذا كان فتح الفوهة يتطلب تدمير الأرضيات، فإن اختيار سبيكة أكثر تكلفة وحده لن يحل مشكلة الصيانة. يجب تصميم إمكانية الخدمة في نفس الوقت الذي يتم فيه تصميم مظهر النافورة.

53–6. الحماية الكاثودية والأنود المضحي

تقدم بعض الشركات المصنعة أنودات مضحية لبعض المعدات. قدمت شركة Otterbine مجموعة أنود الزنك لتطبيقات المياه قليلة الملوحة وتؤكد على صيانتها واستبدالها بشكل دوري. تتعلق هذه التوصية بالمنتجات والشروط المعلنة من قبل نفس الشركة المصنعة. معدات وأطقم الحماية Otterbine ^[346]

في المشروع الذي يتمتع بمثل هذه الحماية، يجب أن تتضمن وثائق التسليم نوع الأنود وموقع التثبيت وطريقة الفحص ومعايير الاستبدال. إن تركيب جزء من الزنك على الجسم دون التحقق من نظام التوصيل والحماية ليس أساسًا موثوقًا للتحقق من الأداء.

يعد التنسيق بين تصميم التآكل والتصميم الكهربائي أمرًا ضروريًا. لا ينبغي قطع الموصل الواقي أو الوصلة الضرورية لإزالة التآكل. يجب أن يكون أي حل للعزل الكهربائي متوافقاً مع متطلبات السلامة الكهربائية وخطة الحماية للمجمع.

53–7. مثال حسابي؛ تأثير كثافة المياه المالحة على قوة المضخة

فكر في دائرة توضيحية افتراضية تحتوي على البيانات التالية:

معدل التحويل:

$Q=\frac{36}{3600}=0.010m^3/s$

طاقة الإدخال التقريبية:

$P=\frac{\rho gQH}{\eta }$

$P=\frac{1025\times 9.81\times 0.010\times 18}{0.60}=3017W$

لذلك:

$P\approx 3.02kW$

إذا قمنا فقط بتغيير الكثافة إلى 1000 كجم/م3 وبقيت الافتراضات الأخرى كما هي:

$P_{\mathrm{آب\; شیرین}}\approx 2.94kW$

وفي هذه المقارنة فإن زيادة الطاقة بسبب الكثافة تساوي 2.5%. هذا الرقم لا يعكس التكلفة الإجمالية أو الاستهلاك الفعلي لنافورة المياه المالحة؛ إنه يعزل تأثير الكثافة فقط في ظل الظروف المفترضة.

ضغط يعادل رأس 18 متر للمياه المالحة، على سبيل المثال:

$\Delta p=\rho gH=180995Pa\approx 1.81bar$

هذه القيمة هي ضغط الرأس المكافئ للدائرة بأكملها ولا ينبغي إدخالها مباشرة على أنها الضغط المطلوب للفوهة.

يعتمد الاختيار النهائي للمضخة على منحنى الأداء والكفاءة الفعلية ونطاق التشغيل وقوة المحرك وتوافق السوائل. الحساب أعلاه وحده ليس الأساس لطلب المحرك.

53–8. مثال على توازن الملح. لماذا تعتبر مياه التعويض مهمة؟

لنفترض أن خزان النافورة يحتوي على:

• الحجم الأولي 10 متر مكعب.

• التركيز الافتراضي للأملاح الذائبة هو 35 كجم/م3.

• الخلط الدقيق .

• لا يوجد تفريغ للقطيرات أو التفريغ أو الترسيب أو التفاعل الكيميائي ضمن نطاق الحساب.

وهذا التركيز هو افتراض حجمي تعليمي ويجب عدم الخلط بينه وبين وحدة الملوحة جرام/كجم.

الكتلة الأولية للملح:

$m_s=10\times 35=350kg$

إذا تبخر متر مكعب من الماء وبقي الملح في الخزان:

$C_1=\frac{350}{9}=38.89kg/m^3$

وهذا يعني أن التركيز يزيد بنسبة 11.1%.

الآن دعونا نقارن بين طريقتي تعويض الحجم:

وفي الحالة الثانية عاد منسوب الماء إلى قيمته الأصلية ولكن زاد تركيز الملح بنسبة 10%.

لذا فإن التحكم في مستوى الخزان ليس بديلاً عن مراقبة جودة المياه. في التشغيل الفعلي، يجب تضمين التبخر والرش وغسل المرشح والتفريغ وتعويض جودة المياه في الميزان في نفس الوقت؛ وقد تقدم إطار هذا التوازن في الفصل 51.

53–9. تغير مستجمعات المياه والرمال ومستوى سطح البحر

في النافورة المتصلة بالبحر، يجب التحقق من شروط مدخل المضخة لعدة شروط: أدنى مستوى تشغيل، وأعلى درجة حرارة للمياه، والانسداد المسموح به لمستجمعات المياه وظروف التدفق المعاكسة.

يجب أن تحتوي ورقة فحص كمية المياه على إجابات واضحة لما يلي:

• ما المسافة التي تبعدها فتحة الشفط عن السرير ومستوى الماء؟

• كيف يتم التحكم في الرمال والمواد العائمة؟

• كيف وبأي طريقة يتم تنظيف الشبكة أو المصفاة؟

• ما هو أمر التوقف الذي يصدر في حالة فقدان المستوى أو الانسداد؟

• كيف يتم التحكم في قدرة الشفط للمضخة في أسوأ الحالات؟

يجب مقارنة صافي التحكم في رأس الشفط الإيجابي المتوفر مع متطلبات المضخة والهامش المحدد لنفس المشروع.

يجب أيضًا تسجيل المستويات التي تؤثر على التشغيل بشكل منفصل عن المستويات والأحمال المستخدمة لتصميم الهيكل في ظروف الإعصار. إن إيقاف المضخة لا يحمي الهيكل من الأمواج والفيضانات.

53–10. مكان تركيب الكهرباء والإنارة واللافتات

في التصميم الكهربائي لميزة المياه الساحلية، يجب تحديد ظروف التعرض لكل قطعة من المعدات على الخريطة: مغمورة، معرضة للرذاذ، ساحلية مفتوحة أو غرفة المعدات.

في مواصفات الشراء، بالإضافة إلى درجة حماية العلبة، ينبغي طلب العناصر التالية:

• موافقة الشركة المصنعة على بيئة وطريقة التثبيت.

• مواصفات الكابلات والغدة والاتصال.

• طريقة التحكم بالرطوبة داخل الحجرة .

• برنامج التفتيش والاختبارات الكهربائية.

• شروط استبدال أو إصلاح الوصلات التالفة.

المصطلح IP68 وحده لا يؤكد توافق جميع مكونات المعدات مع المياه المالحة.

يجب اختيار موقع لوحة التحكم والمعدات وفقًا لمستوى المياه في التصميم ومسار الرش والوصول في حالات الطوارئ. يجب أن يكون مسار الكابل أيضًا مستقلاً عن مهمة تقوية الجهاز؛ يجب ألا يلعب كابل الطاقة دور الحبل الذي يحمل المجموعة العائمة.

53–11. نطاق الرياح والرذاذ

في نافورة المياه المالحة، يعد نطاق الرش جزءًا من نطاق تأثير المشروع. ويجب فحص مسار الرذاذ فيما يتعلق بالأرصفة والسيارات والمساحات الخضراء وواجهات المباني ومآخذ هواء المعدات.

للتحكم في العرض، يمكن تحديد ثلاث حالات:

وينبغي تحديد قيم العتبة بالتجربة والظروف لنفس الموقع. بالنسبة لبعض خطوط الإنتاج، يوفر Otterbine أيضًا التحكم في درجة الحرارة ثم التوقف القائم على الرياح؛ هذه القدرة هي مبدأ مفيد لتصميم منطق التحكم. التحكم في الرياح في معدات Otterbine

عند تسليم المشروع، لا ينبغي تسجيل سوى رقم مقياس شدة الريح؛ وفي الوقت نفسه، قم بإعداد خريطة حقيقية للترطيب المحيط.

53–12. نوعية المياه والتعرض العام

ولا يعتبر اختيار مياه البحر تأكيدا لصحة نافورة المياه. يجب أن يؤخذ في الاعتبار نوع الاتصال بين الأشخاص، وإنتاج القطرات العالقة، وجودة المصدر وطريقة الصيانة عند تقييم المشروع.

تؤكد إرشادات مركز السيطرة على الأمراض (CDC) للنوافير المزخرفة على إدارة المياه والتنظيف والتطهير وتوصي بمياه الماكياج الباردة الصالحة للشرب. ولذلك لا يمكن اعتبار هذا الدليل بمثابة موافقة عامة على استخدام مياه البحر؛ يحتاج النظام البحري إلى اهتمام خاص. إرشادات مركز السيطرة على الأمراض للنوافير المزخرفة ^[347]

في عينة الدائرة لهذا الموسم، ليس من المتوقع أن يدخل الناس إلى الماء. وسيتطلب تحويلها إلى نافورة تفاعلية مراجعة معايير التصميم وجودة المياه.

ويجب عند التفريغ تحديد مكان الاستلام والملوحة والمواد الكيميائية وشروط الجهة المسؤولة. ولا ينبغي افتراض السماح بعودة المياه إلى البحر على أساس أن مصدر المياه بحري فقط.

53–13. الغسيل والصيانة

يجب أن يكون برنامج الصيانة قابلاً للتطبيق من مرحلة التصميم. مسار غسل الماء ومكان التصريف وإمكانية فصل المعدات جزء من هذا البرنامج.

ترى شركة Aquatique Show أنه من الممكن استخدام شاشتها المائية في مياه البحر، ولكن للاستخدام طويل الأمد، تقترح الشطف بالمياه العذبة واختيار المواد المناسبة للملوحة. يرتبط هذا الوصف بنفس عائلة المنتج. Aquatique Show الأسئلة الفنية الخاصة بالشاشة المائية ^[348]

للمشروع، قم بإعداد برنامج بهذا الهيكل:

يجب تصحيح الفاصل الزمني للخدمة مع بيانات التشغيل. يعد تسجيل "تاريخ الانتهاء" بدون تسجيل "الحالة الملحوظة" ذا قيمة محدودة للتنبؤ بالفشل.

53–14. الاختبار والتسليم

قبل التسليم، يلزم وجود أربع مجموعات من المستندات:

وثائق المعدات: قائمة المكونات ونوع الأجزاء والموافقة على تعليمات الاستخدام والصيانة.

نتائج الأداء: معدل التدفق والضغط والطاقة المدخلة وجودة العرض وظروف المياه أثناء الاختبار.

نتائج التحكم والحماية: إيقاف الأداء في حالة انخفاض المستوى، وأعطال المضخة، واضطراب التحكم، وظروف الرياح حسب التصميم.

وثائق التشغيل: الرسومات النهائية، مسار الإخلاء، قائمة قطع الغيار وجدول الخدمة.

لا يثبت الاختبار القصير الناجح عمر التآكل للمعدات. للرصد التالي، يجب إعداد صورة أساسية من النقاط المختارة وإدراج مواصفاتها على الخريطة.

ويجب أيضًا إجراء اختبار التوقف والتحذير بطريقة خاضعة للرقابة؛ إن خلق ظروف مدمرة عمدًا لإثبات الحماية ليس طريقة جيدة لتحقيقها.

53–15. المقارنة الاقتصادية للخيارات

يجب أن تظهر المقارنة بين المياه العذبة والمياه المالحة التكاليف المشتركة والمختلفة بشكل منفصل:

• شراء وتركيب المعدات.

• مياه التعويض ومياه الغسيل.

• الطاقة.

• التنقية والمراقبة.

• الوصول إلى المعدات وإزالتها وإعادة تركيبها .

الأجزاء المستهلكة والبدائل؛

• عرض قوة التوقف والصيانة.

يجب أن يتضمن كل مقترح مبلغ الاستهلاك السنوي وعدد الخدمات وأساس الاستبدال المقدر للأجزاء. وينبغي تقديم التكلفة التي لا تحتوي على بيانات كافية كنطاق وسيناريو.

إن رخص مصدر المياه وحده لا يحدد النتيجة الاقتصادية للمشروع. يمكن الدفاع عن القرار النهائي عندما تكون جودة العرض ومستوى الخدمة متماثلين في الخيارات المقارنة.

53–16. الصور والمستندات المقترحة لتخطيط الصفحة

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 53-1: منظر عام للنافورة الساحلية

اختر صورة من الأرشيف توضح العلاقة بين النافورة والبحر والمشاهدين والرصيف.

*العنوان الفرعي:* "موقع النافورة الساحلية حسب منظر المشاهد ومنطقة الرياح والرذاذ."

يجب ذكر نوع مصدر المياه في العنوان الفرعي فقط في حالة وجود معلومات موثقة عن المشروع.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 2-53: مقارنة بين ثلاثة هياكل لإمدادات المياه

ارسم ثلاثة مخططات جنبًا إلى جنب: دائرة المياه العذبة، ودائرة إعادة تدوير المياه المالحة، والدائرة المتصلة بالبحر. يجب تحديد مسار تعويض الماء والغسيل والصرف بألوان مختلفة.

*العنوان الفرعي:* "اختيار مصدر المياه يحدد هيكل المنشأة وجدول الصيانة."

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 53-3: تفاصيل مجموعة صالحة للخدمة

الصورة الفعلية للفوهة والاتصال والقاعدة ومسار الوصول المحدد. حدد مكان فتح وخروج الجزء الموجود في الصورة.

*العنوان الفرعي:* "الأجزاء التي يمكن الوصول إليها تسمح بفحص الأجزاء واستبدالها."

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 4-53: رسم تخطيطي لمثال تعليمي لتوازن الملح

ثلاثة خزانات تمثلها أرقام القسم 8-53: الحالة الأولية، بعد التبخر وبعد التعويض بالمياه المالحة.

*العنوان الفرعي:* "إن إعادة مستوى الماء إلى قيمته الأصلية لا يعني بالضرورة إعادة تركيز الملح إلى قيمته الأصلية."

ضع عبارة "مثال تعليمي" على هذه الصورة حتى لا يتم الخلط بينها وبين بيانات مشروع حقيقي.

في نهاية التصميم، يجب أن يوفر ملف النافورة الساحلية للعميل اختيار مصدر المياه، والموافقة على المواد، وحسابات الدائرة، ونطاق الرش، وخطة إدارة المياه وطريقة الصيانة. ستكون هذه المستندات أساس الشراء المستنير ومتابعة الاستغلال.